【摘要】文章介紹家具智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、軟硬件實(shí)現(xiàn)以及藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用等幾個(gè)方面；充分說明智能家居系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，并分析了其各自基本特點(diǎn)和所要實(shí)現(xiàn)的基本功能，并在此基礎(chǔ)上提出了基于GPRS無線智能家居系統(tǒng)的總體解決方案，以及藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用展望。
【關(guān)鍵詞】無線智能家居系統(tǒng)；智能家居控制器；軟硬件實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)；藍(lán)牙技術(shù)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)生活要求的不斷提高，實(shí)現(xiàn)家庭智能的遠(yuǎn)程控制已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。國(guó)家建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心提出住宅小區(qū)要實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范自動(dòng)化監(jiān)控管理：對(duì)住宅的火災(zāi)、有害氣體的泄漏實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測(cè)器；系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。但由于目前無線通訊技術(shù)的不成熟、運(yùn)行費(fèi)用高等弊端，智能家居控制器與外網(wǎng)無線通訊技術(shù)成為導(dǎo)致市場(chǎng)接受度低的重要因素，而GPRS系統(tǒng)的特點(diǎn)能夠很好的解決該問題。GPRS網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)是通訊公司推出的一項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸通信業(yè)務(wù)，在GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，傳輸距離不受限制，通信費(fèi)用相對(duì)低廉，傳輸速率較快。
一、系統(tǒng)總體架構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及以及各種信息家電的產(chǎn)生都使得在家庭內(nèi)部對(duì)Internet的訪問不再局限于單個(gè)PC，每個(gè)家庭都將面臨如何在家庭內(nèi)部傳送Internet數(shù)據(jù)以及如何將各種家電設(shè)備連接起來的問題，基于此，智能家居網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。智能家居網(wǎng)絡(luò)是信息社會(huì)的基本單元。未來的家庭中，各種家電設(shè)備將組成一個(gè)家庭局域網(wǎng)，并通過智能家居控制器接入互聯(lián)網(wǎng)。智能家居網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿O其可觀，幾家大的廠商Intel、IBM、Microsoft及Sony都早已涉及其中。
智能家居網(wǎng)絡(luò)指的是在一個(gè)家居中建立一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，將各種家電設(shè)備互相連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有智能家居網(wǎng)絡(luò)上的家電設(shè)備的遠(yuǎn)程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、電視或數(shù)據(jù)等。智能家居網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架包括家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居控制器以及智能家居網(wǎng)絡(luò)與外部Internet網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網(wǎng)絡(luò)通訊作用。它是通過家庭管理平臺(tái)與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)，也是連接家庭智能內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)的物理接口，完成家庭內(nèi)部同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時(shí)還負(fù)責(zé)家庭設(shè)備的管理和控制。
智能家居控制器一方面需要為家庭內(nèi)部布線提供通訊接口，能夠采集家庭設(shè)備的信息，并進(jìn)行處理，自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)；另一方面智能家居控制器作為家庭網(wǎng)關(guān)，也為外部提供網(wǎng)絡(luò)接口，連通家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部Internet網(wǎng)絡(luò)，使得用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)等方式訪問家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。此外智能家居控制器還應(yīng)當(dāng)具備自動(dòng)報(bào)警等功能，即當(dāng)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)如：有人惡意闖入，溫度超高等，控制器能立即處理并向用戶發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
可采用ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)運(yùn)行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線管理和控制各控制終端。并且控制器通過GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機(jī)界面，方便用戶實(shí)現(xiàn)本地控制�？刂平K端為單片機(jī)組成若干小的控制系統(tǒng)控制各家用設(shè)備，并通過控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。
二、基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實(shí)現(xiàn)
GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，并主動(dòng)與監(jiān)控中心建立通信鏈路，進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。GPRS通信模塊設(shè)計(jì)采用了Freescale公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的G24 GPRS OEM。該模塊尺寸小，功耗低，便于集成。GPRS通信終端收發(fā)模塊主要由G24模塊、天線、SIM卡、相關(guān)的電平轉(zhuǎn)換電路和RS232串口組成。模塊的供電電壓為5V，可采用USB端口供電。GPRS通信模塊通過RS232串行口與智能家居控制器ARM進(jìn)行通信。G24收發(fā)模塊采用AT指令操作，通過RS232串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。GPRS網(wǎng)絡(luò)通信原理為：首先通過SGSN節(jié)點(diǎn)使通信終端模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上；然后通過GGSN節(jié)點(diǎn)由PPP(Point to Point Protocol)協(xié)議獲得一個(gè)隨機(jī)分配的IP地址，連接到Internet上；最后通信終端模塊通過Internet，按照監(jiān)控中心設(shè)定的端口號(hào)與監(jiān)控中心建立通信鏈路。
(1)測(cè)試G24通信是否正常。首先選擇串行口并設(shè)置波特率，G24波特率的范圍為600到460800bit/s，支持自動(dòng)波特率偵聽，能夠自動(dòng)與監(jiān)控中心通訊模塊的波特率保持一致。發(fā)送“AT”，如果模塊返回“OK”，則通信正常，否則重發(fā)。
(2)接入Internet。首先測(cè)試當(dāng)?shù)厥欠裼蠫PRS覆蓋，向模塊發(fā)送“AT+CGPRS?”，如果返回“+CGPRS：1”，則有GPRS覆蓋，否則隔5秒鐘后再次檢測(cè)。然后發(fā)送“AT+CGATT=1”使模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上。最后發(fā)送“AT+MIPCALL=1,cmnet”通過PPP協(xié)議建立與GGSN的無線連接，獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，接入Internet。
(3)連接監(jiān)控中心。向模塊發(fā)送“AT+MIP
OPEN=,,<”Destination Address”>,,”建立與監(jiān)控中心通信連接。如果返回“+MIPOPEN：Socket ID,1”，則說明與監(jiān)控中心建立了通信連接，如果返回“+MIPSTAT：1,1”，則說明有物理鏈接中斷，須重新進(jìn)行連接。其中對(duì)AT+MIPOPEN指令的參數(shù)作以下說明：
Socket ID：G24通信連接的ID號(hào)，G24有4個(gè)可用Socket，每個(gè)Socket有1372Byte緩沖區(qū)。
Source Port：G24的數(shù)據(jù)傳輸端口號(hào)，其值為0～65535。建議采用1024以上的端口號(hào)。
Destination Address：目標(biāo)端的IP地址，也就是監(jiān)控中心監(jiān)控服務(wù)器的IP地址。
Destination Port：目標(biāo)端的數(shù)據(jù)傳輸端口號(hào)，即監(jiān)控中心監(jiān)控服務(wù)器設(shè)定的傳輸端口號(hào)。
Protocol：傳輸通信協(xié)議，0表示TCP方式，1表示UDP方式。
(4)數(shù)據(jù)收發(fā)。與監(jiān)控中心建立通信連接后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)了。發(fā)送數(shù)據(jù)用“AT+MIPSEND=1,’Data’;+MIPPUSH=1”。“Data”表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)采用了G24默認(rèn)的ASCII碼編碼,須用十六進(jìn)制的ASCII碼形式表示。一旦有數(shù)據(jù)到達(dá)，G24模塊就會(huì)通過RS232串行口返回“+MIPRTCP：,,”。其中Left是一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)字，表示還有多少個(gè)字符在協(xié)議棧中尚未接收，如果數(shù)據(jù)全部接收，則Left為0；接收到的數(shù)據(jù)“Data”是十六進(jìn)制的ASCII碼形式。
(5)斷開通信連接。向模塊發(fā)送“AT+MIPCLOSE=Socket ID”，模塊返回“OK”,表示斷開成功。
三、智能家居系統(tǒng)與藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用展望
藍(lán)牙的思想最早產(chǎn)生于1994年，隨后包括因特爾、3COM、摩托羅拉、微軟、朗訊、東芝等全球很多公司開展了藍(lán)牙技術(shù)的研究，并于1999年7月發(fā)表了藍(lán)牙規(guī)范1.0，目前已有藍(lán)牙1.1A、1.1B、2.0版本。藍(lán)壓技術(shù)是通過把一塊小且功耗低的無線電收發(fā)芯片嵌入到傳統(tǒng)的電子設(shè)備中而實(shí)現(xiàn)通訊功能。
藍(lán)牙設(shè)備中完成主要工作的部分，例如打印機(jī)、繪圖儀等稱為主機(jī)，藍(lán)牙硬件和軟件稱為藍(lán)牙模塊(Bluetooth Module)。藍(lán)牙鏈路管理軟件(Bluetooth Link Manager Software)和藍(lán)牙模塊主機(jī)控制器(HC：Host Controller)處理主機(jī)和藍(lán)牙模塊之間的通訊。
不同廠家生產(chǎn)的藍(lán)牙模塊具有互操作性，藍(lán)牙規(guī)范定義了可用于所有藍(lán)牙模塊以及采用藍(lán)牙技術(shù)主機(jī)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口和通訊協(xié)議。在規(guī)范中，當(dāng)藍(lán)牙模塊完全集成在主機(jī)設(shè)備中則不需要主機(jī)控制器接口(HCI：Host Controller Interface)。如果藍(lán)牙模塊是附件或者是作為插卡與主機(jī)相連，則需要主機(jī)控制器接口。藍(lán)牙采用TCP／IP協(xié)議與連接因特網(wǎng)的設(shè)備相連。
藍(lán)牙通訊使用射頻信號(hào)，目前流行的射頻頻段主要有：
(1)535KHz,-1.7MHz；調(diào)幅廣播；
(2)5.9-26.IMHz短頻廣播；
(3)88-108MHz；FM調(diào)頻廣播；
(4)824-849MHz蜂窩電話；
(5)902-928MHz新式900 MHz無繩電話。
藍(lán)牙無線電收發(fā)器使用的無線電頻段在2.4-2.48GHz之間，其射頻信號(hào)可以穿透大多數(shù)固體物體。
藍(lán)牙通訊的干擾小，可靠性高。藍(lán)牙無線收發(fā)器采用擴(kuò)展頻譜跳頻技術(shù)。擴(kuò)展頻譜指的是用頻率、時(shí)間或其它方法分割可用無線帶寬的幾種不同的技術(shù)。跳頻是擴(kuò)展頻譜常用的方法之一，在一次傳輸過程中，信號(hào)從一個(gè)頻率跳到另一個(gè)頻率，這樣藍(lán)牙傳輸不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持在一個(gè)頻率上，也就不會(huì)受到該頻率信號(hào)的干擾。
藍(lán)牙具有自動(dòng)同步、自動(dòng)連網(wǎng)功能。藍(lán)牙技術(shù)支持各種設(shè)備之間的短距離無線通訊，包括數(shù)據(jù)和語音的通訊。這種通訊不需要用戶的直接干涉，一旦一個(gè)支持藍(lán)牙的設(shè)備發(fā)覺另一個(gè)同樣支持藍(lán)牙的設(shè)備，它們就自動(dòng)同步，并建立一種無線網(wǎng)絡(luò)。
藍(lán)牙采用時(shí)分gg-r(TDD：Time Division Duplex)方式實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。每個(gè)頻率被分割成時(shí)隙，每時(shí)隙長(zhǎng)625ms，分配相臨時(shí)隙用于發(fā)送和接收。
藍(lán)牙功耗少，它的通訊距離選定在10m范圍內(nèi)。當(dāng)傳輸范圍為10m時(shí)，最大發(fā)送功率為lmw(當(dāng)今移動(dòng)電話的最大發(fā)送功率為3w)，10m的范圍是距離、尺寸、功耗的綜合考慮的結(jié)果，而且設(shè)備相距越近功耗越小。也有100m的藍(lán)牙配件，但是它的發(fā)射功率很大，功耗也比較大。所有沒有連接的藍(lán)牙設(shè)備一開始都處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)每1.28s監(jiān)聽一次其它設(shè)備的消息，當(dāng)它主動(dòng)參與微網(wǎng)通訊或收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)就處于激活模式，當(dāng)它需要與網(wǎng)絡(luò)保持連接但不參與當(dāng)前的數(shù)據(jù)流時(shí)，則處于低功耗的休眠狀態(tài)。
藍(lán)牙產(chǎn)品具有全球通用性。任何一個(gè)公司開發(fā)的藍(lán)牙產(chǎn)品都具有兼容性能，不同的國(guó)家開發(fā)的藍(lán)牙產(chǎn)品之間不需要任何調(diào)整就可以相互通訊，而且藍(lán)牙產(chǎn)品在任何國(guó)家都可以使用。藍(lán)牙具有廣闊的應(yīng)用前景。由于它的無線電收發(fā)器的小尺寸、低價(jià)格使得藍(lán)牙技術(shù)可以在各種各樣的電子設(shè)備中應(yīng)用。使用藍(lán)牙模塊的家用電器，包括家庭影院網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)、電話子系統(tǒng)、生活用電器，將具有極好的通訊兼容性能、可靠性高、功耗小，使得人們的生活極為方便。
四、家電化——家居智能化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向
過去，我們要不自覺地夸大了家居智能控制系統(tǒng)的作用。其實(shí)，我們所強(qiáng)調(diào)的智能系統(tǒng)發(fā)展下去，它的出路就是家電。以計(jì)算機(jī)為例，早期的計(jì)算機(jī)，是一個(gè)神秘的龐然大物，它在科研院所內(nèi)，由高級(jí)技術(shù)人員操作，復(fù)雜的程序，笨拙的穿孔紙帶輸入方法，一批特制的硬件，專用的接口，這一系列造成了計(jì)算機(jī)價(jià)格居高不下。隨著技術(shù)進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)，制造技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)誕生了。個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)入家庭，這里有三點(diǎn)應(yīng)引起注意：
pc的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，軟、硬件產(chǎn)品的供應(yīng)也已社會(huì)化；pc的連接、擴(kuò)展及操作界面都十分簡(jiǎn)潔、方便，可以給用戶極大的選擇空間；與pc關(guān)聯(lián)的外部網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)是社會(huì)化的。
智能系統(tǒng)一旦產(chǎn)品進(jìn)入成熟期，就會(huì)失去神秘感和困惑。美國(guó)已經(jīng)把個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）列為家電，就是一個(gè)例證。家居智能控制產(chǎn)品有些已變成了家用電器，有些正在變成家用電器，it廠商和家電廠商傾力推出的“網(wǎng)絡(luò)家電”就是網(wǎng)絡(luò)與家電結(jié)合的產(chǎn)物。家居智能控制系統(tǒng)家電化應(yīng)具備以下特征：它應(yīng)該是家庭生活中的必需品，而不僅僅是一種裝飾；控制器自身應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的接口并聯(lián)結(jié)至社區(qū)公眾網(wǎng)絡(luò)；它的家庭應(yīng)用末端應(yīng)在專賣店或商場(chǎng)可以輕易購(gòu)到；它的連線和安裝可以請(qǐng)非供應(yīng)商的專業(yè)人員安裝；它的服務(wù)是社會(huì)化的；它的軟件可由第三方企業(yè)提供。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】無線智能家居系統(tǒng)；智能家居控制器；軟硬件實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)；藍(lán)牙技術(shù)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)生活要求的不斷提高，實(shí)現(xiàn)家庭智能的遠(yuǎn)程控制已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。國(guó)家建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心提出住宅小區(qū)要實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范自動(dòng)化監(jiān)控管理：對(duì)住宅的火災(zāi)、有害氣體的泄漏實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測(cè)器；系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。但由于目前無線通訊技術(shù)的不成熟、運(yùn)行費(fèi)用高等弊端，智能家居控制器與外網(wǎng)無線通訊技術(shù)成為導(dǎo)致市場(chǎng)接受度低的重要因素，而GPRS系統(tǒng)的特點(diǎn)能夠很好的解決該問題。GPRS網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)是通訊公司推出的一項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸通信業(yè)務(wù)，在GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，傳輸距離不受限制，通信費(fèi)用相對(duì)低廉，傳輸速率較快。
一、系統(tǒng)總體架構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及以及各種信息家電的產(chǎn)生都使得在家庭內(nèi)部對(duì)Internet的訪問不再局限于單個(gè)PC，每個(gè)家庭都將面臨如何在家庭內(nèi)部傳送Internet數(shù)據(jù)以及如何將各種家電設(shè)備連接起來的問題，基于此，智能家居網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。智能家居網(wǎng)絡(luò)是信息社會(huì)的基本單元。未來的家庭中，各種家電設(shè)備將組成一個(gè)家庭局域網(wǎng)，并通過智能家居控制器接入互聯(lián)網(wǎng)。智能家居網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿O其可觀，幾家大的廠商Intel、IBM、Microsoft及Sony都早已涉及其中。
智能家居網(wǎng)絡(luò)指的是在一個(gè)家居中建立一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，將各種家電設(shè)備互相連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有智能家居網(wǎng)絡(luò)上的家電設(shè)備的遠(yuǎn)程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、電視或數(shù)據(jù)等。智能家居網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架包括家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居控制器以及智能家居網(wǎng)絡(luò)與外部Internet網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網(wǎng)絡(luò)通訊作用。它是通過家庭管理平臺(tái)與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)，也是連接家庭智能內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)的物理接口，完成家庭內(nèi)部同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時(shí)還負(fù)責(zé)家庭設(shè)備的管理和控制。
智能家居控制器一方面需要為家庭內(nèi)部布線提供通訊接口，能夠采集家庭設(shè)備的信息，并進(jìn)行處理，自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)；另一方面智能家居控制器作為家庭網(wǎng)關(guān)，也為外部提供網(wǎng)絡(luò)接口，連通家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部Internet網(wǎng)絡(luò)，使得用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)等方式訪問家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。此外智能家居控制器還應(yīng)當(dāng)具備自動(dòng)報(bào)警等功能，即當(dāng)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)如：有人惡意闖入，溫度超高等，控制器能立即處理并向用戶發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
可采用ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)運(yùn)行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線管理和控制各控制終端。并且控制器通過GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機(jī)界面，方便用戶實(shí)現(xiàn)本地控制�？刂平K端為單片機(jī)組成若干小的控制系統(tǒng)控制各家用設(shè)備，并通過控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。
二、基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實(shí)現(xiàn)
GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，并主動(dòng)與監(jiān)控中心建立通信鏈路，進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。GPRS通信模塊設(shè)計(jì)采用了Freescale公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的G24 GPRS OEM。該模塊尺寸小，功耗低，便于集成。GPRS通信終端收發(fā)模塊主要由G24模塊、天線、SIM卡、相關(guān)的電平轉(zhuǎn)換電路和RS232串口組成。模塊的供電電壓為5V，可采用USB端口供電。GPRS通信模塊通過RS232串行口與智能家居控制器ARM進(jìn)行通信。G24收發(fā)模塊采用AT指令操作，通過RS232串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。GPRS網(wǎng)絡(luò)通信原理為：首先通過SGSN節(jié)點(diǎn)使通信終端模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上；然后通過GGSN節(jié)點(diǎn)由PPP(Point to Point Protocol)協(xié)議獲得一個(gè)隨機(jī)分配的IP地址，連接到Internet上；最后通信終端模塊通過Internet，按照監(jiān)控中心設(shè)定的端口號(hào)與監(jiān)控中心建立通信鏈路。
(1)測(cè)試G24通信是否正常。首先選擇串行口并設(shè)置波特率，G24波特率的范圍為600到460800bit/s，支持自動(dòng)波特率偵聽，能夠自動(dòng)與監(jiān)控中心通訊模塊的波特率保持一致。發(fā)送“AT”，如果模塊返回“OK”，則通信正常，否則重發(fā)。
(2)接入Internet。首先測(cè)試當(dāng)?shù)厥欠裼蠫PRS覆蓋，向模塊發(fā)送“AT+CGPRS?”，如果返回“+CGPRS：1”，則有GPRS覆蓋，否則隔5秒鐘后再次檢測(cè)。然后發(fā)送“AT+CGATT=1”使模塊附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上。最后發(fā)送“AT+MIPCALL=1,cmnet”通過PPP協(xié)議建立與GGSN的無線連接，獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，接入Internet。
(3)連接監(jiān)控中心。向模塊發(fā)送“AT+MIP
OPEN=,,<”Destination Address”>,,”建立與監(jiān)控中心通信連接。如果返回“+MIPOPEN：Socket ID,1”，則說明與監(jiān)控中心建立了通信連接，如果返回“+MIPSTAT：1,1”，則說明有物理鏈接中斷，須重新進(jìn)行連接。其中對(duì)AT+MIPOPEN指令的參數(shù)作以下說明：
Socket ID：G24通信連接的ID號(hào)，G24有4個(gè)可用Socket，每個(gè)Socket有1372Byte緩沖區(qū)。
Source Port：G24的數(shù)據(jù)傳輸端口號(hào)，其值為0～65535。建議采用1024以上的端口號(hào)。
Destination Address：目標(biāo)端的IP地址，也就是監(jiān)控中心監(jiān)控服務(wù)器的IP地址。
Destination Port：目標(biāo)端的數(shù)據(jù)傳輸端口號(hào)，即監(jiān)控中心監(jiān)控服務(wù)器設(shè)定的傳輸端口號(hào)。
Protocol：傳輸通信協(xié)議，0表示TCP方式，1表示UDP方式。
(4)數(shù)據(jù)收發(fā)。與監(jiān)控中心建立通信連接后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)了。發(fā)送數(shù)據(jù)用“AT+MIPSEND=1,’Data’;+MIPPUSH=1”。“Data”表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)采用了G24默認(rèn)的ASCII碼編碼,須用十六進(jìn)制的ASCII碼形式表示。一旦有數(shù)據(jù)到達(dá)，G24模塊就會(huì)通過RS232串行口返回“+MIPRTCP：,,”。其中Left是一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)字，表示還有多少個(gè)字符在協(xié)議棧中尚未接收，如果數(shù)據(jù)全部接收，則Left為0；接收到的數(shù)據(jù)“Data”是十六進(jìn)制的ASCII碼形式。
(5)斷開通信連接。向模塊發(fā)送“AT+MIPCLOSE=Socket ID”，模塊返回“OK”,表示斷開成功。
三、智能家居系統(tǒng)與藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用展望
藍(lán)牙的思想最早產(chǎn)生于1994年，隨后包括因特爾、3COM、摩托羅拉、微軟、朗訊、東芝等全球很多公司開展了藍(lán)牙技術(shù)的研究，并于1999年7月發(fā)表了藍(lán)牙規(guī)范1.0，目前已有藍(lán)牙1.1A、1.1B、2.0版本。藍(lán)壓技術(shù)是通過把一塊小且功耗低的無線電收發(fā)芯片嵌入到傳統(tǒng)的電子設(shè)備中而實(shí)現(xiàn)通訊功能。
藍(lán)牙設(shè)備中完成主要工作的部分，例如打印機(jī)、繪圖儀等稱為主機(jī)，藍(lán)牙硬件和軟件稱為藍(lán)牙模塊(Bluetooth Module)。藍(lán)牙鏈路管理軟件(Bluetooth Link Manager Software)和藍(lán)牙模塊主機(jī)控制器(HC：Host Controller)處理主機(jī)和藍(lán)牙模塊之間的通訊。
不同廠家生產(chǎn)的藍(lán)牙模塊具有互操作性，藍(lán)牙規(guī)范定義了可用于所有藍(lán)牙模塊以及采用藍(lán)牙技術(shù)主機(jī)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口和通訊協(xié)議。在規(guī)范中，當(dāng)藍(lán)牙模塊完全集成在主機(jī)設(shè)備中則不需要主機(jī)控制器接口(HCI：Host Controller Interface)。如果藍(lán)牙模塊是附件或者是作為插卡與主機(jī)相連，則需要主機(jī)控制器接口。藍(lán)牙采用TCP／IP協(xié)議與連接因特網(wǎng)的設(shè)備相連。
藍(lán)牙通訊使用射頻信號(hào)，目前流行的射頻頻段主要有：
(1)535KHz,-1.7MHz；調(diào)幅廣播；
(2)5.9-26.IMHz短頻廣播；
(3)88-108MHz；FM調(diào)頻廣播；
(4)824-849MHz蜂窩電話；
(5)902-928MHz新式900 MHz無繩電話。
藍(lán)牙無線電收發(fā)器使用的無線電頻段在2.4-2.48GHz之間，其射頻信號(hào)可以穿透大多數(shù)固體物體。
藍(lán)牙通訊的干擾小，可靠性高。藍(lán)牙無線收發(fā)器采用擴(kuò)展頻譜跳頻技術(shù)。擴(kuò)展頻譜指的是用頻率、時(shí)間或其它方法分割可用無線帶寬的幾種不同的技術(shù)。跳頻是擴(kuò)展頻譜常用的方法之一，在一次傳輸過程中，信號(hào)從一個(gè)頻率跳到另一個(gè)頻率，這樣藍(lán)牙傳輸不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持在一個(gè)頻率上，也就不會(huì)受到該頻率信號(hào)的干擾。
藍(lán)牙具有自動(dòng)同步、自動(dòng)連網(wǎng)功能。藍(lán)牙技術(shù)支持各種設(shè)備之間的短距離無線通訊，包括數(shù)據(jù)和語音的通訊。這種通訊不需要用戶的直接干涉，一旦一個(gè)支持藍(lán)牙的設(shè)備發(fā)覺另一個(gè)同樣支持藍(lán)牙的設(shè)備，它們就自動(dòng)同步，并建立一種無線網(wǎng)絡(luò)。
藍(lán)牙采用時(shí)分gg-r(TDD：Time Division Duplex)方式實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。每個(gè)頻率被分割成時(shí)隙，每時(shí)隙長(zhǎng)625ms，分配相臨時(shí)隙用于發(fā)送和接收。
藍(lán)牙功耗少，它的通訊距離選定在10m范圍內(nèi)。當(dāng)傳輸范圍為10m時(shí)，最大發(fā)送功率為lmw(當(dāng)今移動(dòng)電話的最大發(fā)送功率為3w)，10m的范圍是距離、尺寸、功耗的綜合考慮的結(jié)果，而且設(shè)備相距越近功耗越小。也有100m的藍(lán)牙配件，但是它的發(fā)射功率很大，功耗也比較大。所有沒有連接的藍(lán)牙設(shè)備一開始都處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)每1.28s監(jiān)聽一次其它設(shè)備的消息，當(dāng)它主動(dòng)參與微網(wǎng)通訊或收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)就處于激活模式，當(dāng)它需要與網(wǎng)絡(luò)保持連接但不參與當(dāng)前的數(shù)據(jù)流時(shí)，則處于低功耗的休眠狀態(tài)。
藍(lán)牙產(chǎn)品具有全球通用性。任何一個(gè)公司開發(fā)的藍(lán)牙產(chǎn)品都具有兼容性能，不同的國(guó)家開發(fā)的藍(lán)牙產(chǎn)品之間不需要任何調(diào)整就可以相互通訊，而且藍(lán)牙產(chǎn)品在任何國(guó)家都可以使用。藍(lán)牙具有廣闊的應(yīng)用前景。由于它的無線電收發(fā)器的小尺寸、低價(jià)格使得藍(lán)牙技術(shù)可以在各種各樣的電子設(shè)備中應(yīng)用。使用藍(lán)牙模塊的家用電器，包括家庭影院網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)、電話子系統(tǒng)、生活用電器，將具有極好的通訊兼容性能、可靠性高、功耗小，使得人們的生活極為方便。
四、家電化——家居智能化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向
過去，我們要不自覺地夸大了家居智能控制系統(tǒng)的作用。其實(shí)，我們所強(qiáng)調(diào)的智能系統(tǒng)發(fā)展下去，它的出路就是家電。以計(jì)算機(jī)為例，早期的計(jì)算機(jī)，是一個(gè)神秘的龐然大物，它在科研院所內(nèi)，由高級(jí)技術(shù)人員操作，復(fù)雜的程序，笨拙的穿孔紙帶輸入方法，一批特制的硬件，專用的接口，這一系列造成了計(jì)算機(jī)價(jià)格居高不下。隨著技術(shù)進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)，制造技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)誕生了。個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)入家庭，這里有三點(diǎn)應(yīng)引起注意：
pc的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，軟、硬件產(chǎn)品的供應(yīng)也已社會(huì)化；pc的連接、擴(kuò)展及操作界面都十分簡(jiǎn)潔、方便，可以給用戶極大的選擇空間；與pc關(guān)聯(lián)的外部網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)是社會(huì)化的。
智能系統(tǒng)一旦產(chǎn)品進(jìn)入成熟期，就會(huì)失去神秘感和困惑。美國(guó)已經(jīng)把個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）列為家電，就是一個(gè)例證。家居智能控制產(chǎn)品有些已變成了家用電器，有些正在變成家用電器，it廠商和家電廠商傾力推出的“網(wǎng)絡(luò)家電”就是網(wǎng)絡(luò)與家電結(jié)合的產(chǎn)物。家居智能控制系統(tǒng)家電化應(yīng)具備以下特征：它應(yīng)該是家庭生活中的必需品，而不僅僅是一種裝飾；控制器自身應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的接口并聯(lián)結(jié)至社區(qū)公眾網(wǎng)絡(luò)；它的家庭應(yīng)用末端應(yīng)在專賣店或商場(chǎng)可以輕易購(gòu)到；它的連線和安裝可以請(qǐng)非供應(yīng)商的專業(yè)人員安裝；它的服務(wù)是社會(huì)化的；它的軟件可由第三方企業(yè)提供。
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